一種高光磨削磨具及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高光磨削磨具及其制造方法，包括由磨料、結(jié)合劑和添加劑結(jié)合而成的磨具主體，所述磨具主體中設(shè)有氣孔，所述磨具主體中磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔體的積比為28％-50％、12％-25％、15％-30％和10％-20％，所述磨料為CeO2、MgO、Fe2O3中的一種；所述結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂；所述添加劑為碳酸氫鈉或/和硫酸鋅。由于選用莫氏硬度低于光學(xué)零件的CeO2、MgO、Fe2O3磨料，不會(huì)對(duì)光學(xué)零件的表面產(chǎn)生深的加工痕跡，容易達(dá)到較高的表面質(zhì)量；酚醛樹(shù)脂的結(jié)合劑，力學(xué)性能較為突出，磨具能夠適應(yīng)高溫磨削拋光環(huán)境；碳酸氫鈉或/和硫酸鋅的添加劑，能夠在干式磨削拋光過(guò)程中改善光學(xué)零件表面活性。
【專利說(shuō)明】一種高光磨削磨具及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磨削工具，特別是一種高光磨削磨具及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)系統(tǒng)中的一些光學(xué)零件對(duì)于表面加工質(zhì)量要求非常高，現(xiàn)有的中等加工精度已經(jīng)完全不能滿足市場(chǎng)上對(duì)光學(xué)零部件的要求，現(xiàn)有磨削拋光主要采用拋光液及化學(xué)拋光的方法，這些方法磨削拋光效率較低、工件表面會(huì)造成亞表面損傷層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種高光磨削磨具及其制造方法，以解決現(xiàn)有的磨削拋光效率較低、工件表面會(huì)造成亞表面損傷層的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高光磨削磨具，包括由磨料、結(jié)合劑和添加劑結(jié)合而成的磨具主體，所述磨具主體中設(shè)有氣孔，所述磨具主體中磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔體的積比為28% -50%.12% -25%.15% -30%和10% -20^,,所述磨料為?02、%0?？6203中的一種；所述結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂；所述添加劑為碳酸氫鈉或/和硫酸鋅。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)零件的莫氏硬度在6-7之間，在零件最終表面磨削拋光過(guò)程中，由于選用莫氏硬度低于光學(xué)零件的?:602、啦0、？6203磨料，不會(huì)對(duì)光學(xué)零件的表面產(chǎn)生深的加工痕跡，容易達(dá)到較高的表面質(zhì)量；酚醛樹(shù)脂的結(jié)合劑，耐老化性、耐熱性、高溫下的摩擦性能及力學(xué)性能較為突出，磨具能夠適應(yīng)高溫磨削拋光環(huán)境；碳酸氫鈉或/和硫酸鋅的添加劑，能夠在干式磨削拋光過(guò)程中改善光學(xué)零件表面活性的作用。
[0006]進(jìn)一步，所述磨料為仏02，所述磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔的體積比為28%、12%、30%、20%。
[0007]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:磨削磨具的平均材料去除率為90.511111/111111,其加工后的工件表面粗糙度達(dá)到0.6511111。
[0008]進(jìn)一步，所述磨料為啦0，所述磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔的體積比為50%、25%、15%、10%。
[0009]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:磨削磨具的平均材料去除率為55.411111/111111,其加工后的工件表面粗糙度達(dá)到0.9811111。
[0010]進(jìn)一步，所述磨料為？6203，所述磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔的體積比為40%、20%、30%、10%。
[0011]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:磨削磨具的平均材料去除率為65.211111/111111,其加工后的工件表面粗糙度達(dá)到0.8211111。
[0012]本發(fā)明還提供一種高光磨削磨具的制造方法，包括以下步驟:
[0013]步驟1:結(jié)合劑、添加劑顆粒篩選:結(jié)合劑選用細(xì)粒度的粉料939？酚醛樹(shù)脂，添加劑選用碳酸氫鈉；用研缽研磨所述結(jié)合劑、添加劑，然后用網(wǎng)格尺寸為50110的篩網(wǎng)過(guò)篩結(jié)合劑、添加劑；
[0014]步驟2，粉料稱重:使用精密電子天平分別稱量磨料和所述結(jié)合劑、添加劑；
[0015]步驟3，粉料烘干:使用烘干機(jī)，在50°C下恒溫烘烤45分鐘；
[0016]步驟4，粉料球磨:使用行星齒輪式球磨機(jī)進(jìn)行混料，混合時(shí)間24小時(shí)，電極轉(zhuǎn)速260r/min ；
[0017]步驟5，模具涂油:在模具表面抹一層薄油膜；
[0018]步驟6，填料:將稱量完成的粉料用藥匙填在磨具型腔的中間位置；
[0019]步驟7，熱壓成型:將整個(gè)磨具放在熱壓機(jī)上，熱壓機(jī)溫度設(shè)定為185+/-5?，熱壓時(shí)間設(shè)定為40min,熱壓完成后保溫5min ；
[0020]步驟8，二次固化:磨具熱壓后再進(jìn)行二次固化；
[0021]步驟9，質(zhì)量檢查:檢驗(yàn)二次固化后的磨具質(zhì)量。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:粉料具有良好的分散性、便于磨具成型；磨料均勻分布在模具型腔中，很好地控制磨具的靜平衡和形位公差；合適的溫度，避免了制備過(guò)程中磨具的裂紋。
[0023]進(jìn)一步，所述二次固化的溫度曲線為:25°C-160°C:200minU60°C _180°C:450min、180 °C -25 °C:50min。
[0024]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:溫度曲線固化，增強(qiáng)了磨具的強(qiáng)度，提高了磨削能力，使磨具的性能達(dá)到最佳。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明高光磨削磨具的制備流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例一，磨具中CeO2磨料、結(jié)合齊[J、添加劑和氣孔的體積比為28%、12%、30%、20%
[0028]按照以下配方準(zhǔn)備磨具制備的原料:
[0029]CeO2:18.31g,
[0030]939P 酚醛樹(shù)脂:1.34g，
[0031]碳酸氫鈉:6.37g，
[0032]硫酸鋅:1.79g。
[0033]具體制備步驟如下:
[0034]步驟1，結(jié)合劑、添加劑顆粒篩選:選用細(xì)粒度的粉料939P酚醛樹(shù)脂、碳酸氫鈉、硫酸鋅，用研缽研磨研散粉料中的固結(jié)小團(tuán)，然后用網(wǎng)格尺寸為50um的篩網(wǎng)過(guò)篩獲得松散均勻的粉料；
[0035]步驟2，粉料稱重:使用精密電子天平分別稱量CeO2,939P酚醛樹(shù)脂，碳酸氫鈉和硫酸鋅；安上述磨具配料表中各組成成分質(zhì)量的120%稱重投料；
[0036]3)粉料烘干:使用烘干機(jī)，在50°C下恒溫烘烤45分鐘，改善粉料的分散性，使用料具有良好的成形性，有利于壓制成型后得到組織更均勻的磨具；
[0037]4)粉料球磨:使用行星齒輪式球磨機(jī)進(jìn)行混料，混合時(shí)間24小時(shí)，電極轉(zhuǎn)速260^/舊!!，混料的粉料不要超過(guò)球磨罐容量的3/4，搭配使用不同直徑的鋼球，使各組分充分混合均勻；
[0038]5)模具涂油:在模具表面抹一層薄油膜，方便脫模；先將模具擦拭干凈，用干凈軟布將黃油均勻涂抹在模具芯棒、壓棒和襯體表面，再用干凈的軟布將多余的黃油擦拭干凈，避免對(duì)磨具造成污染；
[0039]6)填料:將稱量完成的粉料用藥匙填在磨具型腔的中間位置，然后將磨料朝型腔半徑方向攤開(kāi)，使磨料均勻分布在模具型腔中；
[0040]7)熱壓成型:將整個(gè)磨具放在熱壓機(jī)上，熱壓機(jī)溫度設(shè)定為185+/-51，熱壓時(shí)間設(shè)定為40111111，熱壓完成后保溫5111111 ；
[0041]8) 二次固化:磨具熱壓后再進(jìn)行二次固化；溫度曲線為:251 -160^0:2000111,16000 ~18000:45(^1 I1、1801 -2500:50111111 ；
[0042]9)質(zhì)量檢查:打磨成型后按照標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)?zāi)ゾ哔|(zhì)量。
[0043]實(shí)施例二，磨具中的磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔的體積比為50 %、25 %、15%、10%。
[0044]按照以下配方準(zhǔn)備磨具制備的原料:
[0045]1^0:20.52邑，
[0046]939？酚醛樹(shù)脂:3.50^,
[0047]碳酸氫鈉:2.668，
[0048]硫酸鋅:1.12。
[0049]實(shí)施例三，磨具中的？6203磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔的體積比為40%、20%、30%、10%。
[0050]按照以下配方準(zhǔn)備磨具制備的原料:
[0051]？6203:19.42邑，
[0052]939？酚醛樹(shù)脂么26邑，
[0053]碳酸氫鈉:4.308，
[0054]硫酸鋅:1.82。
[0055]上述兩個(gè)實(shí)施例的制備步驟與實(shí)施例一相同。
[0056]檢驗(yàn)實(shí)施例，分別對(duì)上述實(shí)施例一至三的磨具研磨性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。
[0057]使用的玻璃試件的規(guī)格為:
[0058]密度:2.518/挪3，
[0059]努氏硬度:595^^臟2，
[0060]楊氏模量
[0061]軟化點(diǎn):7191，
[0062]熱導(dǎo)率:1.11/111.。〇。
[0063]磨削拋光的實(shí)驗(yàn)條件:
[0064]工件轉(zhuǎn)速
[0065]磨具轉(zhuǎn)速
[0066]壓力:101
[0067]磨具往復(fù)運(yùn)動(dòng):20次/分，
[0068]磨削方式:干磨。
[0069]隨著磨削拋光的不斷進(jìn)行，玻璃試件的毛面漸漸變成半透明，最終呈現(xiàn)鏡面。這是因?yàn)椋ゾ呱系哪チ喜粩鄤澆?、撞擊試件的表面，但是磨料的硬度小于試件的硬度，不?huì)在試件上產(chǎn)生行的劃痕，隨著磨削的進(jìn)行，溫度等漸漸達(dá)到固相化學(xué)反應(yīng)的條件，材料的去除率增大，試件漸漸變成半透明，最終呈現(xiàn)鏡面。
[0070]最終試件檢驗(yàn)結(jié)果顯示:
[0071]實(shí)施例一:磨削磨具的平均材料去除率為90.5nm/min，其加工后的工件表面粗糙度達(dá)到0.65nm。
[0072]實(shí)施例二:磨削磨具的平均材料去除率為55.4nm/min,其加工后的工件表面粗糙度達(dá)到0.98nm。
[0073]實(shí)施例三:磨削磨具的平均材料去除率為65.2nm/min,其加工后的工件表面粗糙度達(dá)到0.82nm。
[0074]上述磨具可以使零件達(dá)到較高的材料去除率和很好的表面粗糙度，具有突出的磨削拋光性能。
[0075]以上對(duì)本發(fā)明高光磨削磨具及其制造方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種高光磨削磨具，包括由磨料、結(jié)合劑和添加劑結(jié)合而成的磨具主體，所述磨具主體中設(shè)有氣孔，其特征在于，所述磨具主體中磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔體的積比為28% -50%、12% -25%、15% -30%和 10% -20%,,所述磨料為 CeO2,MgO,Fe2O3 中的一種；所述結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂；所述添加劑為碳酸氫鈉或/和硫酸鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光磨削磨具，其特征在于，所述磨料為CeO2，所述磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔的體積比為28 %、12 %、30 %、20 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光磨削磨具，其特征在于，所述磨料為MgO，所述磨料、結(jié)合齊U、添加劑和氣孔的體積比為50%、25%、15%、10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光磨削磨具，其特征在于，所述磨料為Fe2O3，所述磨料、結(jié)合劑、添加劑和氣孔的體積比為40 %、20 %、30 %、10 %。
5.一種高光磨削磨具的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:結(jié)合劑、添加劑顆粒篩選:結(jié)合劑選用細(xì)粒度的粉料939P酚醛樹(shù)脂，添加劑選用碳酸氫鈉；用研缽研磨所述結(jié)合劑、添加劑，然后用網(wǎng)格尺寸為50um的篩網(wǎng)過(guò)篩結(jié)合劑、添加劑； 步驟2，粉料稱重:使用精密電子天平分別稱量磨料和所述結(jié)合劑、添加劑； 步驟3，粉料烘干:使用烘干機(jī)，在50°C下恒溫烘烤45分鐘； 步驟4，粉料球磨:使用行星齒輪式球磨機(jī)進(jìn)行混料，混合時(shí)間24小時(shí)，電極轉(zhuǎn)速260r/min ； 步驟5，模具涂油:在模具表面抹一層薄油膜； 步驟6，填料:將稱量完成的粉料用藥匙填在磨具型腔的中間位置； 步驟7，熱壓成型:將整個(gè)磨具放在熱壓機(jī)上，熱壓機(jī)溫度設(shè)定為185+/-5?，熱壓時(shí)間設(shè)定為40min,熱壓完成后保溫5min ； 步驟8，二次固化:磨具熱壓后再進(jìn)行二次固化； 步驟9，質(zhì)量檢查:檢驗(yàn)二次固化后的磨具質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高光磨削磨具的制造方法，其特征在于，所述二次固化的溫度曲線，為:25°C -160。。:200minU60°C -180。。:450minU80°C -25°C:50min。
【文檔編號(hào)】B24D18/00GK104400671SQ201410570975
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】秦科 申請(qǐng)人:秦科